压力容器的焊接工艺控制综述

【摘　要】压力容器是几乎所有工业生产、科学研究和人民生活中广泛使用的一种承压设备。这些设备的使用条件相当复杂，如高温、低温、高压等；介质特殊，如易燃、有毒、腐蚀等；有爆炸危险。一旦发生事故，破坏性非常大，会给国家、企业和人民生命财产带来巨大的损失。笔者结合生产实践,就做好压力容器的焊接工艺控制，来达到压力容器整体质量控制的相关要求,实现压力容器质量控制的目标。

【关键词】压力容器;焊接工艺

1.焊接工艺评定。

压力容器的焊接工艺，是控制焊接接头质量的关键因素。焊接工艺的编制依据是4708-2000《焊接工艺评定》。换热管和管板的焊接接头的工艺评定，按GB151-1999《管壳式换热器》附录B 进行。部分制造厂在评定过程中，存在不少问题，主要表现如下：

（1）返修焊缝无相应的工艺评定，特别是返修后需局部热处理的焊缝。

（2）首次使用的国外钢材未进行焊接工艺评定。

（3）对于接管类截面全焊透的型接头和角接接头，当无法检测内部缺陷，而制造单位又没有足够的能力确保焊透时，只制作型式试验件进行焊接工艺评定，而缺少相应的对接焊缝试件的工艺评定。

（4）焊接接头的坡口角度根部间隙小于型式试验件，未重新评定焊接工艺。

（5）改变焊后热处理类别，但未重新评定焊接工艺。

2.焊接工艺参数的选择

压力容器制造中常用的焊接方法有：气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊及钨极氩弧焊等。不同的方法，有不同的特点，应用范围也不相同。

气焊，一般用于安装时的管道特别是薄壁管道的焊接。

埋弧自动焊和气体保护焊，主要用来焊接主体焊缝。

钨极氩弧焊，则大都用于单面焊双面成型的打底焊及管道焊接。

焊条电弧焊，应用则最为广泛，几乎所有结构都可采用。

焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响，对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢，都要求采用小线能量焊接。对于易淬火钢，采用小线能量焊接，由于冷却速度快，易产生冷裂纹，因此常采用焊前预热、控制层间温度和焊后缓冷等工艺措施，防止产生冷裂纹。

此外，还应指出，仅仅对线能量数值控制还不够，即使相同数值的线能量，其中焊接电流、电压、速度三者之间数值，可能有很大差别，当这些规范之间配合不合理，还是不能得到良好的焊缝性能。例如在焊接电流很大电压较低的情况下，得到深而窄的焊缝，而适当减小电流，提高电压，则能得到良好的焊缝成型，这两者焊缝性能是不同的。因此应在规范合理的原则下，选择合适的线能量。还有一点不容忽视的是，异种钢焊接时，应严格控制熔合比，如钢与不锈钢焊接，选用奥氏体不锈钢焊条，由于熔化的母材对焊缝金属中铬、镍合金元素有稀释作用，使熔合区产生硬脆的马氏体带，焊接接头在一侧的熔合区处易产生裂纹，所以要严格控制碳钢一侧的熔合比。

3.焊缝返修控制

（1）焊缝返修必须编制返修工艺，经焊接责任人审核后依据返修工艺进行返修，对焊接接头的同一部位的返修次数超过2 次以上的返修，需经单位技术总负责人批准。

（2）返修的现场记录应详细，至少包括坡口型式、尺寸、返修长度、焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间，焊材牌号及规格，焊接温度等）和施焊者及钢印等。

（3）要求焊后热处理的压力容器，应在热处理前焊接返修；如在热处理后进行返修，返修后应再作热处理。

（4）有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能。

（5）压力试验后需返修的返修部位，必须按原质量要求经无损检测合格，由于焊接接头或接管泄漏而进行返修的，或返修深度大于1/2 壁厚的压力容器，还需重新进行压力试验。

（6）监检应检查审批手续，必要时应审核缺陷产生的原因分析和返修工艺，对返修过程中的现场记录、检验报告等进行检查，确认符合要求后，在相关手续上确认。

4.焊接现场监督检查

现场抽查焊工钢印，施焊焊工资格是否符合规定，是否按照焊接工艺卡施焊。检查焊接工艺执行情况，主要有：

（1）焊接设备、电流表、电压表的完好使用。

（2）坡口形式、尺寸是否符合设计图样和有关技术条件。

（3）焊接材料的烘干情况和干燥设备是否符合技术文件的要求。

（4）对焊前需预热的焊缝，预热设备和预热温度记录是否符合有关规定。

（5）检查焊接工艺参数是否与焊接工艺规程一致。

（6）检查产品焊接试板的加工、焊接位置、施焊工艺参数和试板数量是否符合《容规》及焊接工艺规程的规定。

（7）对要求控制层间温度的焊缝，应检查层间温度。

5.外观和几何尺寸的控制

压力容器产品的外观质量和几何尺寸至关重要。外观质量中的咬边和根部未焊透等，都是引起应力集中的重要缺陷；几何尺寸的不直度，往往影响化工工艺流程及增加设备的附加应力，因此必须加强对外观和几何尺寸的控制。

5.1 焊接接头表面质量

（1）抽查角焊缝焊角尺寸。角焊缝的焊角高度，应符合技术标准和设计图样要求，外观应平缓过度（符合《容规》第76条第5 款）。对平封头与圆筒连续的角焊缝，多层圆筒上接管的角焊缝，管板与筒体连接的角焊缝、主体法兰角焊缝，人孔接管角焊缝和直径＞Ф250mm 的接管角焊缝等必须检查。

（2）对所有焊接接头应重点检查有无裂纹、根部未焊透、表面气孔咬边等。焊接接头表面质量及焊缝的咬边应符合《容规》第76 条要求。

5.2 母材表面、组对和几何尺寸质量

（1）母材表面质量。检查母材表面不得有机械损伤、工卡具焊接。

（2）组对质量和几何尺寸质量。检查焊缝棱角度、对口错边量、筒体直线度、椭圆度、封头形状偏差、焊缝布置、管口方位、容器总长等，记录实际尺寸。对球形容器的球片，主要抽查成型尺寸，应符合相应的技术标准和图样要求。压力容器外观和几何尺寸自检合格后，报监检确认。

总之，目前压力容器在工业生产、科学研究和人民生活中得到广泛的应用，其作为一种特种的承压设备，使用的工况介质比较复杂，具有易燃、易爆，有毒等特点。在一定温度、压力及腐蚀介质的综合作用下，容易导致设备失效及损坏，造成事故。因此，我们运用一定的焊接方法和手段，来确保压力容器的制造质量，保障设备安全顺利运行。

【参考文献】

［１］张茂华，赵敏，辛忠仁，辛忠智.关于压力容器质量保证体系各质量控制系统和责任人员之间工作接口控制和协调措施的讨论[J].中国化工装备，2009，(1).

［２］李爱华，陈明，李玉福.压力容器环缝自动焊技术的研究与完善[J].金属加工(热加工)，2009，(8).

［３］瞿丹.综述压力容器的焊接质量管理.大科技：科技天地,2011,(17).

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